Rezystancja każdego przewodnika generalnie zależy od temperatury. Odporność metali wzrasta wraz z ciepłem. Z punktu widzenia fizyki tłumaczy się to wzrostem amplitudy drgań cieplnych elementów sieci krystalicznej oraz wzrostem oporów ruchu ukierunkowanego przepływu elektronów. Opór elektrolitów i półprzewodników zmniejsza się po podgrzaniu - wyjaśniają to inne procesy.
Zawartość
Jak działa termistor
W wielu przypadkach szkodliwe jest zjawisko temperaturowej zależności rezystancji. Tak więc niska rezystancja żarnika żarówki w stanie zimnym powoduje wypalenie w momencie włączenia. Zmiana wartości rezystancji stałych rezystorów podczas nagrzewania lub chłodzenia prowadzi do zmiany parametrów obwodu.
Deweloperzy zmagają się z tym zjawiskiem, rezystory produkowane są z obniżonym TCR - współczynnikiem temperaturowym rezystancji. Takie przedmioty są droższe niż zwykle. Ale są takie elementy elektroniczne, w których zależność rezystancji od temperatury jest wyraźna i znormalizowana. Elementy te nazywane są termistorami (rezystancje termiczne) lub termistorami.
Rodzaje i urządzenia termistorów
Termistory można podzielić na dwie duże grupy w zależności od ich reakcji na zmiany temperatury:
- jeśli opór spada po podgrzaniu, takie termistory nazywane są Termistory NTC (z ujemnym współczynnikiem temperaturowym oporu);
- jeśli opór wzrasta podczas ogrzewania, to termistor ma dodatnią charakterystykę TCR (charakterystyka PTC) - takie elementy są również nazywane pozystory.
Rodzaj termistora zależy od właściwości materiałów, z których są wykonane. Po podgrzaniu metale zwiększają odporność, dlatego na ich podstawie (dokładniej na bazie tlenków metali) powstają opory termiczne o dodatnim TCR. Półprzewodniki mają odwrotną zależność, więc elementy NTC są z nich wykonane. Elementy zależne termicznie z ujemnym TCR mogą teoretycznie być wykonane na bazie elektrolitów, ale ta opcja jest wyjątkowo niewygodna w praktyce. Jego niszą są badania laboratoryjne.
Konstrukcja termistorów może być inna. Produkowane są w postaci cylindrów, kulek, podkładek itp. z dwoma wyjściami (jak konwencjonalny rezystor). Możesz wybrać najwygodniejszą formę instalacji w miejscu pracy.
Główna charakterystyka
Najważniejszą cechą każdego termistora jest jego współczynnik temperaturowy rezystancji (TCR).Pokazuje, jak bardzo zmienia się opór po podgrzaniu lub schłodzeniu o 1 stopień Kelvina.
Chociaż zmiana temperatury wyrażona w stopniach Kelvina jest równa zmianie w stopniach Celsjusza, Kelvin jest nadal używany w charakterystyce oporu cieplnego. Wynika to z powszechnego stosowania w obliczeniach równania Steinharta-Harta i uwzględnia temperaturę w K.
TCR jest ujemny dla termistorów NTC i dodatni dla termistorów PTC.
Inną ważną cechą jest rezystancja nominalna. Jest to wartość rezystancji w temperaturze 25°C. Znając te parametry łatwo jest określić przydatność rezystancji termicznej dla danego obwodu.
Również przy stosowaniu termistorów ważne są takie cechy, jak znamionowe i maksymalne napięcie robocze. Pierwszy parametr określa napięcie, przy którym element może pracować przez długi czas, a drugi - napięcie, powyżej którego nie jest gwarantowane wykonanie rezystancji termicznej.
Dla pozystorów ważnym parametrem jest temperatura odniesienia – punkt na wykresie zależności rezystancji od nagrzewania, przy którym zmienia się charakterystyka. Określa obszar roboczy rezystancji PTC.
Wybierając termistor, należy zwrócić uwagę na jego zakres temperatur. Poza obszarem określonym przez producenta jego charakterystyka nie jest znormalizowana (może to prowadzić do błędów w działaniu sprzętu) lub termistor generalnie nie działa.
Warunkowe oznaczenie graficzne
Na schematach UGO termistora może się nieznacznie różnić, ale głównym znakiem oporu cieplnego jest symbol t obok prostokąta symbolizującego rezystor.Bez tego symbolu nie da się określić, od czego zależy opór – podobne UGO mają np. warystory (opór zależy od przyłożonego napięcia) i innych elementów.
Czasami do UGO stosuje się dodatkowe oznaczenie, które określa kategorię termistora:
- NTC dla elementów z ujemnym TCS;
- PTC dla pozytorów.
Ta cecha jest czasami wskazywana strzałkami:
- jednokierunkowy dla PTC;
- wielokierunkowy dla NTC.
Oznaczenie literowe może być różne - R, RK, TH itp.
Jak sprawdzić działanie termistora?
Pierwsza kontrola termistora polega na zmierzeniu rezystancji nominalnej za pomocą konwencjonalnego multimetru. Jeżeli pomiar wykonywany jest w temperaturze pokojowej, która nie różni się zbytnio od +25 °C, to zmierzona rezystancja nie powinna znacząco różnić się od wskazanej na obudowie lub w dokumentacji.
Jeżeli temperatura otoczenia jest wyższa lub niższa od podanej wartości, należy dokonać niewielkiej korekty.
Można spróbować wziąć charakterystykę temperaturową termistora - porównać ją z podaną w dokumentacji lub odtworzyć dla elementu niewiadomego pochodzenia.
Dostępne są trzy temperatury, które można wytworzyć z wystarczającą dokładnością bez przyrządów pomiarowych:
- topniejący lód (można zabrać do lodówki) - około 0 ° C;
- ciało ludzkie - około 36°C;
- wrząca woda - około 100 ° C.
Z tych punktów można wyprowadzić przybliżoną zależność rezystancji od temperatury, ale dla pozystorów może to nie zadziałać - na wykresie ich TKS są obszary, w których R nie jest wyznaczane przez temperaturę (poniżej temperatury odniesienia).Jeśli jest termometr, możesz wziąć charakterystykę w kilku punktach - opuszczając termistor do wody i podgrzewając go. Co 15 ... 20 stopni należy zmierzyć opór i wykreślić wartość na wykresie. Jeśli musisz przyjąć parametry powyżej 100 stopni, zamiast wody możesz użyć oleju (na przykład motoryzacyjnego - silnik lub przekładnia).
Rysunek przedstawia typowe zależności rezystancji od temperatury - linia ciągła dla PTC, linia przerywana dla NTC.
W stosownych przypadkach
Najbardziej oczywistym zastosowaniem termistorów jest: czujniki temperatury. Do tego celu nadają się zarówno termistory NTC, jak i PTC. Konieczne jest jedynie dobranie elementu zgodnie z obszarem roboczym i uwzględnienie charakterystyki termistora w urządzeniu pomiarowym.
Możesz zbudować przekaźnik termiczny - gdy rezystancja (a dokładniej spadek napięcia na nim) zostanie porównana z podaną wartością, a gdy próg zostanie przekroczony, wyjście przełącza się. Takie urządzenie może służyć jako urządzenie kontroli termicznej lub czujka pożarowa. Tworzenie mierników temperatury opiera się na zjawisku nagrzewania pośredniego - gdy termistor jest podgrzewany z zewnętrznego źródła.
Również w zakresie stosowania rezystancji termicznych stosuje się ogrzewanie bezpośrednie - termistor jest ogrzewany przez przepływający przez niego prąd. Rezystory NTC można w ten sposób wykorzystać do ograniczenia prądu - np. podczas ładowania dużych kondensatorów po włączeniu, a także do ograniczenia prądu rozruchowego silników elektrycznych itp. W stanie zimnym elementy zależne termicznie mają dużą odporność.Gdy kondensator jest częściowo naładowany (lub silnik osiągnie swoją prędkość znamionową), termistor będzie miał czas na nagrzanie się przepływającym prądem, jego rezystancja spadnie i nie będzie to już miało wpływu na działanie obwodu.
W ten sam sposób można przedłużyć żywotność żarówki, dołączając do niej termistor szeregowo. Ograniczy prąd w najtrudniejszym momencie - po włączeniu napięcia (w tym czasie większość lamp ulega awarii). Po rozgrzaniu przestanie wpływać na lampę.
Wręcz przeciwnie, termistory o dodatniej charakterystyce służą do ochrony silników elektrycznych podczas pracy. Jeśli prąd w obwodzie uzwojenia wzrośnie z powodu zablokowania silnika lub nadmiernego obciążenia wału, rezystor PTC nagrzeje się i ograniczy ten prąd.
Termistory NTC mogą być również używane jako kompensatory termiczne dla innych komponentów. Tak więc, jeśli termistor NTC jest zainstalowany równolegle z rezystorem, który ustawia tryb tranzystora i ma dodatni TKS, to zmiana temperatury wpłynie na każdy element w odwrotny sposób. W rezultacie efekt temperatury jest kompensowany, a punkt pracy tranzystora nie przesuwa się.
Istnieją połączone urządzenia zwane termistorami z pośrednim ogrzewaniem. Element zależny od temperatury i grzałka znajdują się w jednej obudowie takiego elementu. Między nimi jest kontakt termiczny, ale są one izolowane galwanicznie. Zmieniając prąd płynący przez grzejnik, można kontrolować rezystancję.
Termistory o różnych charakterystykach są szeroko stosowane w inżynierii. Oprócz standardowych aplikacji, zakres ich pracy może zostać rozszerzony.Wszystko ogranicza jedynie wyobraźnia i kwalifikacje dewelopera.
Podobne artykuły:
